海洋平台压缩机组甲板结构振动特性分析及改进

发布时间：2017-10-27 12:33

  本文关键词：海洋平台压缩机组甲板结构振动特性分析及改进

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【摘要】：往复压缩机在动力机械中属于振动问题比较特殊的一类,其振动状态比较复杂。在往复压缩机运行时,如果其产生的激振力频率与系统固有频率接近将出现共振状态。处于共振状态下运行的往复压缩机,其振动幅度会不断加强。当激振力的频率、大小及作用点与系统的模态和固有频率以最坏的方式组合在一起,就会发生剧烈的振动。往复压缩机的剧烈振动将引起连接螺栓断裂、管道开裂、主轴承破坏,甚至压缩机基础振裂。因此,进行压缩机组的振动特性研究,并采取各种有效的措施来消除有害振动,使往复压缩机组的振动控制在允许范围内,对保证压缩机组的安全运行具有重要意义。 海洋平台往复天然气压缩机通常采用撬装方式,即压缩机及相关设备安装在撬块基础(简称压缩机撬)上,压缩机撬固定在平台的甲板上。因此,压缩机组的振动主要包括压缩机、驱动电机、撬及安装甲板等。本文以某海洋平台往复天然气压缩机组为例,对其振动特性进行分析,主要研究内容如下： (1)应用有限元分析ANSYS WorkBench软件建立了目标平台压缩机组的有限元模型,对压缩机组进行了模态分析,得到压缩机组前24阶模态的固有频率、位移值和振型图。结果表明：压缩机组的固有频率低,远低于压缩机的工作频率,压缩机被安装在柔性梁结构上,安装甲板刚度低,在外界载荷的作用下容易产生变形和振动。 (2)通过谐响应分析,得到压缩机组在激振力作用下的响应值和变形云图。结果表明：压缩机安装甲板纵向刚度不足是引起压缩机组振动过大的原因,通过增加甲板纵梁数量,提高纵梁刚度的方法来减小振动。对结构改造后的压缩机组的谐响应分析表明,结构改造后压缩机组的振动响应值明显降低。 (3)为了验证有限元计算结果,分别对改造前和改造后压缩机组的振动进行现场测试,并对获取的振动信号进行对比分析,结果表明：结构改造后压缩机组的振动强度减小,验证了有限元分析的正确性 本文针对海洋平台压缩机组的振动特性进行了数值模拟及测试分析,为海洋平台压缩机组的结构设计和改进提供了一定的理论依据。
【关键词】：海洋平台 压缩机组 模态分析 谐响应分析 ANSYS WorkBench
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U674.38;U661.44
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究目的和意义12-13
• 1.2 压缩机组介绍13-14
• 1.2.1 压缩机组及安装方式13-14
• 1.2.2 压缩机组抑振设计原则14
• 1.3 压缩机组振动研究现状14-16
• 1.3.1 压缩机组振动研究概况14-15
• 1.3.2 海洋平台压缩机组振动研究现状15-16
• 1.4 课题的研究背景16-17
• 1.5 论文主要工作17-19
• 第二章 有限元分析理论及振动信号分析方法19-28
• 2.1 有限元方法19-21
• 2.2 结构振动的有限元分析21-25
• 2.2.1 模态分析理论22-23
• 2.2.2 谐响应分析理论23-25
• 2.3 振动信号分析方法25-27
• 2.3.1 时域分析法25-26
• 2.3.2 频域分析法26
• 2.3.3 时频分析法26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 海洋平台压缩机组有限元模型28-37
• 3.1 有限元模型的建立28-33
• 3.1.1 有限元模型的简化28
• 3.1.2 单元类型的选择28-29
• 3.1.3 模型建立方法29-33
• 3.2 模型网格划分33-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 海洋平台压缩机组振动特性的数值模拟37-54
• 4.1 模态分析37-40
• 4.1.1 确定载荷及边界条件37-38
• 4.1.2 结果与讨论38-40
• 4.2 谐响应分析40-48
• 4.2.1 载荷及边界条件的确定40-42
• 4.2.2 结果与讨论42-48
• 4.3 结构改进及分析48-52
• 4.3.1 结构改进措施48-50
• 4.3.2 结果与讨论50-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 海洋平台压缩机组振动测试与分析54-70
• 5.1 振动测试方法54-58
• 5.1.1 仪器与设备54
• 5.1.2 测点布置54-56
• 5.1.3 测试信号处理56-58
• 5.2 结果与讨论58-69
• 5.2.1 中压压缩机组A机58-61
• 5.2.2 中压压缩机组B机61-64
• 5.2.3 中压压缩机组C机64-67
• 5.2.4 压缩机组周围甲板67-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 结论70-71
• 6.2 本文还需完善的工作71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 作者简介76

【参考文献】

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本文编号：1103523